基于多天線系統(tǒng)的預(yù)編碼技術(shù)研究.pdf

1、多天線系統(tǒng)，也稱為多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)，可顯著提高通信系統(tǒng)的傳輸容量與鏈路傳輸?shù)目煽啃?，因而，已成為?shí)現(xiàn)未來高速寬帶無線接入網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，并且廣泛應(yīng)用于下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)。本論文以MIMO系統(tǒng)下行鏈路傳輸為基礎(chǔ)，依次討論了基于空間復(fù)用、空間分集、混合結(jié)構(gòu)下的單用戶預(yù)編碼技術(shù)，分別對各種不同信道狀態(tài)信息下的預(yù)編碼技術(shù)進(jìn)行理論推導(dǎo)、算法分析以及性能仿真。本論文主要研究成果如下： 第一：提出了一種基于STBC-VBLAST

2、混合結(jié)構(gòu)的預(yù)編碼技術(shù)。該方案以系統(tǒng)成對差錯(cuò)概率最小或信道容量最大為準(zhǔn)則，發(fā)射端先對各個(gè)STBC碼塊對應(yīng)的子信道進(jìn)行OR矩陣分解，將上三角矩陣R的對角線上的矩陣塊作為去除其它層干擾的等效子信道矩陣，再對各子信道矩陣進(jìn)行特征值分解，得到各子層特征波束成型方向，在波束成型方向上利用注水原則進(jìn)行能量分配。將各子層的預(yù)編碼矩陣進(jìn)行塊對角化，得到系統(tǒng)預(yù)編碼矩陣。所提方案適用于TDD模式，可充分利用信道狀態(tài)信息，有效降低STBC-VBLAST系統(tǒng)誤碼

3、率，同時(shí)提高系統(tǒng)信道容量。經(jīng)MATLAB仿真，該方案在采用低維信號調(diào)制時(shí)，效果尤其較顯著。 第二：針對信道存在相關(guān)性與秩虧的VBLAST空間復(fù)用系統(tǒng)，在發(fā)射端已知信道協(xié)方差統(tǒng)計(jì)信息時(shí)，分析相關(guān)信道下的系統(tǒng)成對差錯(cuò)概率，推導(dǎo)出發(fā)射端已知信道協(xié)方差統(tǒng)計(jì)信息下的預(yù)編碼矩陣，理論分析指出，最優(yōu)統(tǒng)計(jì)預(yù)編碼陣由發(fā)射相關(guān)矩陣前幾個(gè)較大特征值對應(yīng)的特征向量組成，同時(shí)，功率在各個(gè)特征方向上進(jìn)行等額分配，該方案可顯著改善系統(tǒng)差錯(cuò)性能。經(jīng)仿真驗(yàn)證，統(tǒng)

4、計(jì)預(yù)編碼陣可減小信道相關(guān)性對系統(tǒng)性能帶來的衰減。 第三：針對存在空間相關(guān)性的開環(huán)線性星座預(yù)編碼(LCP)系統(tǒng)，通過對系統(tǒng)差錯(cuò)性能與編碼準(zhǔn)則的分析，得出在獨(dú)立同分布或者弱相關(guān)信道下，LCP方法在提供分集增益的同時(shí)，還可獲得較高的編碼增益，但在強(qiáng)相關(guān)信道下，信道相關(guān)性對LCP編碼的影響較大，使得LCP方法只能提供分集增益，而無法獲得編碼增益。 本文還對基于空間復(fù)用的VBLAST、基于發(fā)射分集的STBC系統(tǒng)在不同CSIT下的預(yù)

5、編碼設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)。 對于空間復(fù)用VBLAST系統(tǒng)，依次討論了1)發(fā)射端完全已知信道狀態(tài)信息下，接收機(jī)采用線性或非線性檢測器時(shí)的最優(yōu)線性預(yù)編碼問題；2)發(fā)射端僅已知信道協(xié)方差統(tǒng)計(jì)信息，信道存在秩虧時(shí)的線性統(tǒng)計(jì)預(yù)編碼問題：3)對于限速率反饋系統(tǒng)，發(fā)射端根據(jù)反饋信息從碼本中選擇合適的碼字作為預(yù)編碼矩陣，本文對格拉斯曼空間打包、矢量量化兩種碼本設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究；4)對于已知信道協(xié)方差統(tǒng)計(jì)特性的限速率反饋系統(tǒng)，碼本可由發(fā)射相關(guān)矩陣的特征